DE19963450B4

DE19963450B4 - Stromversorgungssystem für Batterie-betriebene Vorrichtungen

Info

Publication number: DE19963450B4
Application number: DE19963450A
Authority: DE
Inventors: Peter W. Chicago Neumann
Original assignee: SB Power Tool Co
Current assignee: Robert Bosch Tool Corp
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: JP2000324841A; DE19963450A1; US6243276B1

Abstract

Ein Stromversorgungsgerät für ein Batterie-betriebenes Elektrowerkzeug zur Umwandlung einer Wechselstromeingangsspannung in eine Gleichstromausgangsspannung und zur Zuführung der Gleichstromausgangsspannung an ein Elektrowerkzeug (78), wobei das Stromversorgungsgerät folgendes umfaßt:
ein Gehäuse (76, 82);
einen Transformator (12), der im Gehäuse (76, 82) ausgebildet ist, um elektrisch mit der Wechselstromeingangsspannung verbunden zu werden, der einen Spannungspegel der Wechselstromeingangsspannung vermindert;
ein erstes thermisches Schutzmittel (22, 60), das thermisch mit dem Transformator (12) verbunden ist, um, falls aktiviert, als Reaktion auf das Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur durch den Transformator (12) die Wechselstromeingangsspannung vom Transformator (12) elektrisch zu trennen;
ein zweites thermisches Schutzmittel (24), das mit dem Transformator (12) verbunden ist, um den Transformator (12) elektrisch von der Wechselstromeingangsspannung zu trennen, wenn die Temperatur des Transformators (12) eine maximale Temperatur überschreitet, die größer als die vorbestimmte Temperatur ist;
einen Gleichrichter (26), der elektrisch mit dem Transformator (12) verbunden ist, um die durch...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Stromversorgungsgeräte für Batterie-betriebene Vorrichtungen und insbesondere ein Wechselstromversorgungsgerät, das ausgebildet ist, um Batterie-betriebene Vorrichtungen mit Gleichstrom zu versorgen.

Für Elektrovorrichtungen oder -werkzeuge wie beispielsweise Drillbohrer, Kreissägen, Sandpapierschleifmaschinen, usw. ist es normal, Batterie-betrieben zu werden. Die Batteriestromzuführungen erfolgen in Form drahtloser Stromversorgungseinheiten, die ausgebildet sind, um direkt am Werkzeug angebracht zu werden. Ein mit den Batteriestromversorgungen verknüpfter Nachteil liegt jedoch darin, daß sich die Batterie mit der Verwendung entlädt und periodisch wieder aufgeladen werden muß. Die Batterien könnten während der Pause wiederaufgeladen werden, wenn das Werkzeug- nicht verwendet wird, so daß die Batterien ganz aufgeladen wären, wenn das Werkzeug zur Verwendung bereit ist. Jedoch ist diese günstige Zeit zum Wiederaufladen der Batterien nicht immer verfügbar. Selbst wenn die Batterien ganz aufgeladen sind, können sie sich weiterhin immer noch selbst entladen, wenn sie über eine ausgedehnte Zeitspanne gelagert werden.

Viele Elektrowerkzeugbenutzer führen einen zusätzlichen Batteriesatz mit sich, um die Hauptbatterien zu ersetzen, wenn sie entladen sind. Jedoch beseitigt dies nicht vollständig die mit den Batteriestromversorgungen verknüpften Probleme, da die Reservebatterien denselben oben beschriebenen Nachteilen ausgesetzt sind. Eine andere bekannte Lösung umfaßt die Verwendung einer Netztransformatorvorrichtung, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und um das Werkzeug mit dem umgewandelten Gleichstrom zu versorgen. Ein Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß der in der Vorrichtung enthaltene Transformator dazu neigt, sich zu erhitzen und die Elektronik der Transformatorvorrichtung zu beschädigen. Die Erhöhung der Transformatorgröße würde das Überhitzungsproblem verhindern oder zumindest vermindern. Jedoch wäre eine Stromversorgung, die einen großen Transformator aufweist, nicht wünschenswert, da die Größe und das Gewicht der Stromversorgung es erschweren würden, das Werkzeug zu benutzen.

Die DE 37 42 240 A1 offenbart ein Stromversorgungsgerät für ein Batterie-betriebenes Elektrowerkzeug zur Umwandlung einer Wechselstromeingangsspannung in eine Gleichstromausgangsspannung und zur Zuführung der Gleichstromausgangsspannung an ein Elektrowerkzeug, wobei das Stromversorgungsgerät folgendes umfaßt: ein Gehäuse; einen Transformator, der im Gehäuse ausgebildet ist, um elektrisch mit der Wechselstromeingangsspannung verbunden zu werden, der einen Spannungspegel der Wechselstromeingangsspannung vermindert; einen Gleichrichter, der elektrisch mit dem Transformator verbunden ist, um die durch den Transformator verminderte Wechselstromeingangsspannung in die Gleichstromausgangsspannung gleichzurichten, die dem Elektrowerkzeug zugeführt wird; und einen Adapter, der elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist und der aufgebaut und ausgebildet ist, um direkt in ein Batteriefach des Elektrowerkzeugs einzurasten, um die durch den Gleichrichter erzeugte Gleichstromausgangsspannung dem Elektrowerkzeug zuzuführen.

US 58 34 903 A beschreibt eine Gaslampe mit zwei separaten Schutzelementen, die als schlangenförmige Sicherung bzw. Thermosicherung ausgebildet sind.

Daher ist die Aufgabe der Erfindung ein Stromversorgungsgerät für ein Batterie-betriebenes Elektrowerkzeug zur Verfügung zu stellen, das einen wirksamen Schutz gegen Überlastungen mit einem relativ kleinen und leichten, die Batterie ersetzenden Transformator sicherstellt.

Diese Aufgabe wird von einem Stromversorgungsgerät gemäß Hauptanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Das erfindungsgemäße Stromversorgungsgerät braucht nicht wiederaufgeladen zu werden und entlädt sich während des Betriebs der Stromvorrichtung nicht. Aufgrund der Schutzschaltung muß der Transformator nicht überdimensioniert werden und kann sogar unterdimensioniert werden.

Vorzugsweise enthält das Stromversorgungsgerät Anzeigevorrichtungen, die mit der Schutzvorrichtung zusammenarbeiten, um dem Benutzer den Betriebszustand des Stromversorgungssystems mitzuteilen.

Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in denen:
1 ein detailliertes schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein detailliertes schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung aus 1 ist, die eine Verriegelungsvorrichtung einschließt;
3 ein detailliertes schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein detailliertes schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung von wiederum einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 ein detailliertes schematisches Diagramm der Schaltungsanordnung von. noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die ein Batterieladegerät umfaßt;
6 eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung ist, das an einem Elektrowerkzeug angebracht ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gehäuses der vorliegenden Erfindung ist, die eine Adaptereinheit umfaßt; und
8 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses aus 7 ist, das ausgebildet ist, um ebenfalls als ein Batterieladegerät zu funktionieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgung, die ausgebildet ist, um in eine herkömmliche Wechselstromsteckdose gesteckt zu werden und den Batterie-betriebenen Elektrowerkzeugen Gleichstrom zuzuführen. Die Stromversorgung schließt ein Temperaturschutzsystem ein, das automatisch ausgelöst wird, um zu verhindern, daß die Stromversorgung beschädigt wird, wenn die Temperatur der Stromversorgung einen vorbestimmten Punkt überschreitet. Verriegelungsvorrichtungen werden ebenfalls in der Stromversorgung bereitgestellt, um dem Benutzer zu erlauben, die Stromzuführung an das Werkzeug wiederaufzunehmen, nachdem sich das Schutzsystem selbst zurücksetzt.
Allgemein betrachtet, betrifft die vorliegende Erfindung eine Stromversorgung zum Umwandeln einer Wechselstromeingangsspannung in eine Gleichstromausgangsspannung und zum Zuführen der Gleichstromausgangsspannung an Stromvorrichtungen. Die Stromversorgung umfaßt ein Gehäuse, einen Transformator, der im Gehäuse bereitgestellt ist, um den Spannungspegel der Wechselstromeingangsspannung zu reduzieren, und eine Wärme-Schutzvorrichtung, die zwischen der Wechselstromeingangsspannung und dem Transformator geschaltet ist, um, wenn aktiviert, als Reaktion auf den Transformator, der eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, die Wechselstromeingangsspannung vom Transformator elektrisch zu trennen. Ein Gleichrichter ist elektrisch mit dem Transformator verbunden, um die vom Transformator verminderte Wechselstromeingangsspannung in die Gleichstromausgangsspannung gleichzurichten, die wiederum den Elektrovorrichtungen zugeführt wird.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wandelt eine Stromversorgung eine Wechselstromeingangsspannung in eine Gleichstromausgangsspannung um und führt die Gleichstromausgangsspannung den Elektrovorrichtungen zu, die ausgebildet sind, um von Batterien betrieben zu werden. Die Stromversorgung umfaßt ein Gehäuse, einen Transformator, der im Gehäuse bereitgestellt wird, um einen Spannungspegel der Wechselstromeingangsspannung zu reduzieren, und eine Wärmeschutzvorrichtung, die mit dem Transformator verbunden ist, um, falls aktiviert, als Reaktion auf den Transformator, der eine vorbestimmte Temperatur übersteigt, die Wechselstromeingangsspannung vom Transformator zu trennen. Eine Verriegelungsvorrichtung ist zwischen der Wechselstromeingangsspannung und dem Transformator geschaltet, um zu erlauben, daß die Eingabespannung am Transformator angelegt wird, wenn die Verriegelungsschaltung aktiviert ist, nachdem die Temperatur des Transformatormittels unter der vorbestimmten Temperatur fällt und die Wärmeschutzvorrichtung deaktiviert wurde. Auch ist ein Gleichrichter elektrisch mit dem Transformator verbunden, um die vom Transformator verminderte Wechselstromeingangsspannung in die Gleichstromausgangsspannung gleichzurichten, die den Batterie-versorgten Vorrichtungen zugeführt wird.
Kehrt man jetzt auf 1 zurück, wird die Schaltungsanordnung der vorliegenden Stromversorgung allgemein bei 10 gezeigt; sie schließt einen Abwärtstransformator 12 ein, der die Eingabespannung von allgemein 120 V Wechselspannung in die Spannung umwandelt, die geeignet ist, die Werkzeuge und andere motorisierte Geräte wie beispielsweise Drillbohrer, Kreissägen, Schweifsägemaschinen, Sandpapierschleifmaschinen, Taschenlampen, Rasen- und Gartenwerkzeuge, Luftpumpen, usw. mit Strom zu versorgen. Der Transformator 12 schließt eine Primärwicklung 14 an der Eingangsseite und eine Sekundärwicklung 16 an der Ausgangsseite des Transformators ein. Die Primärwicklung 14 erhält die Eingabespannung über ein Paar von Eingangsklemmen 18, 20, die mit einem elektrischen Draht verbunden sind, der in eine herkömmliche Haushalts-Wechselstromsteckdose gesteckt wird.
Ein automatischer Rücksetz-Thermostat 22 ist elektrisch zwischen der Eingangsklemme 18 und der Primärwicklung 14 geschaltet und thermisch mit der Primärwicklung gekoppelt. Alternativ kann der Thermostat 22 auch thermisch mit der Sekundärwicklung 16 gekoppelt sein (am besten in 5 zu sehen). Der Thermostat 22 wird ausgelöst oder öffnet sich, wenn der Transformator 12 eine vorbestimmte Temperatur, vorzugsweise z.B. bei etwa 70°C, übersteigt, und setzt sich automatisch zurück oder schließt, wenn die Temperatur des Transformators unter der vorbestimmten Temperatur fällt. Der Thermostat 22 hat eine bevorzugte Rücksetz-Hysterese von mindestens einer Minute, um dem Transformator 12 genügend Zeit zum Abkühlen zu gewähren. Auf diese Weise arbeitet der Thermostat 22 wirkungsvoll, um zu verhindern, daß sich die Stromversorgung überheizt, womit solchermaßen ermöglicht wird, daß kleinere Komponente, insbesondere der Transformator 12, in der Stromversorgung 10 verwendet werden.
Zusätzlich zum automatischen Rücksetz-Thermostat 22 ist zwischen der Eingangsklemme 20 und der Primärwicklung 14 eine thermische Reserve-Schutzvorrichtung 24 elektrisch geschaltet. Anders als der automatische Rücksetz-Thermostat 22 ist die Schutzvorrichtung 24 eine "Einmal"-Vorrichtung oder eine Sicherung, die nicht zurückgesetzt werden kann. Entsprechend wird die thermische Reserve-Schutzvorrichtung 24 bei einer höheren Temperatur des Transformators ausgelöst als der automatische Rücksetz-Thermostat 22, und zwar beispielsweise bei etwa 130°C.
Die Stromversorgung 10 schließt weiterhin einen Gleichrichter 26 ein, der mit der Sekundärwicklung 16 des Transformators 12 verbunden ist, um die Wechselspannung, die durch den Transformator abwärtstransformiert wurde, auf eine Gleichspannung gleichzurichten. Die durchschnittlichen Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, daß der Gleichrichter 26 eine Vollwellengleichrichter ist. Die Gleichstromspannungsausgabe des Gleichrichters 26 wird von mindestens einem Kondensator 27 gefiltert und über den Ausgangsklemmen 28, 30 der Elektrovorrichtung oder dem Werkzeug zugeführt.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Eingangsklemme 18 und der Primärwicklung 14 und parallel zum automatischen Rücksetz-Thermostat 22 eine Anzeigeschaltung 32 verbunden. Die Anzeigeschaltung 32 schließt eine seriell verbundene Diode 34, einen Strom-vermindernden Widerstand 36 und eine Lumineszensdiode (LED) 38 ein. Wenn der Rücksetz-Thermostat 22 ausgelöst wird, wird der Stromfluß direkt durch die Schaltung 32 geführt, wo er das Leuchten der ROT LED 38 veranlaßt. Es sollte verständlich sein, daß der Widerstand 36 den Eingabestrom wesentlich vermindert, so daß der in der Sekundärwicklung 16 erzeugte Strom, falls es ihn überhaupt gibt, vernachlässigbar ist. Wenn erleuchtet, informiert die ROT LED 38 den Benutzer, daß der Strom zum Werkzeug als eine Schutzmaßnahme unterbrochen wurde, bis die Stromversorgung 10 auf eine annehmbare Temperatur abkühlt.
An der Ausgangsseite des Transformators 12 ist eine grüne (GRN) Lumineszensdiode (LED) 40 an der Sekundärwicklung 16 verbunden. Die GRN LED 40 ist ausgebildet, um abwechselnd mit der ROT LED 38 zu leuchten, wenn es einen Stromfluß durch die Sekundärwicklung 16 gibt. Mit anderen Worten leuchtet die GRN LED 40 nur, wenn der Rücksetz-Thermostat 22 geschlossen ist und wenn der Eingabestrom durch den Rücksetz-Thermostat zu der Primärwicklung 14 fließt, ohne zunächst durch die Anzeigeschaltung 32 zu fließen. Wenn erleuchtet, informiert die GRN LED 40 den Benutzer, daß die Stromversorgung 10 sich in einem Zustand befindet, der dem Werkzeug Strom zuführt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und auf 2 Bezug nehmend, ist eine Vorrichtung mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (PTC = Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten) 42 parallel mit dem automatischen Rücksetz-Thermostat 22 verbunden und thermisch daran gekoppelt. Unter normalen Bedingungen befindet sich der PTC 42 in einem Niedrigtemperatur-, Niedrigwiderstand-Zustand. Wenn jedoch der Strom durch den PTC 42 übermäßig ansteigt, wird der PTC 42 "ausgelöst", d. h. in einen Hochtemperatur-, Hochwiderstand-Zustand geführt, um den Strom bedeutend zu vermindern. Allgemein wird der PTC 42 im ausgelösten Zustand bleiben, selbst wenn die Temperatur und/oder der Stromfluß auf ihre normalen Pegel zurückkehrt, und zwar solange, bis der PTC von der Stromquelle getrennt wurde und abkühlen konnte. In der vorliegenden Erfindung ist der PTC 42 ausgebildet, um ausgelöst zu werden, wenn der automatische Rücksetz-Thermostat 22 ausgelöst wird. Im ausgelösten Zustand wirkt der PTC 42 als ein Dauerheizgerät oder eine Verriegelung, das bzw. die den Rücksetz-Thermostat 22 selbst dann in der offenen oder aktivierten Stellung hält, wenn der Transformator 12 unter der vorbestimmten Temperatur abkühlt. Der Thermostat 22 kann sich selbst nur dann zurücksetzen, nachdem der Wechselstrom von der Stromversorgung 10 getrennt wurde, wodurch der PTC 42 zurückgesetzt wird, und nachdem die Primärwicklung 14 unterhalb der vorbestimmten Temperatur abkühlt. Diese Anordnung verhindert, daß das Werkzeug versehentlich startet. Anstatt des PTCs 42 ist es auch möglich, einen Widerstand 43 (gestrichelt gezeigt) in thermischem Kontakt mit dem Thermostat 22 bereitzustellen. Ähnlich wie der PTC 42 würde der Widerstand 43 als ein Heizgerät wirken und verhindern, daß sich der Thermostat 22 schließt, bis sowohl der Transformator 12 als auch der Widerstand 43 auf eine annehmbare Temperatur abgekühlt sind.
Kehrt man jetzt auf 3 zurück, schließt die vorliegende Erfindung auch eine elektronische Verriegelungsschaltung 44 ein, die ähnlich wie der oben beschriebene PTC 42 (am besten in 2 zu sehen) ausgebildet ist, um zu verhindern, daß das Werkzeug versehentlich gestartet wird. Die Verriegelungsschaltung 44 schließt einen in Serie mit dem Thermostat 22 geschalteten Triac 46 ein. Der Steueranschluß des Triacs 46 ist mit einem Ende eines Steuerwiderstands 48 verbunden, dessen anderes Ende mit einer parallelen Verbindung eines Speicherkondensators 50 und eines Entladungswiderstands 52 verbunden ist. Die anderen Enden des Kondensators 50 und des Widerstands 52 sind mit der Eingangsklemme 20 verbunden. Ein Rücksetztaster 54, der mit einer Diode 56 in Serie geschaltet ist, ist zwischen der Eingangsklemme 18 und dem Steuerwiderstand 48 geschaltet. Die Diode 56 richtet die Wechselstromeingabe gleich, um dem Steuerwiderstand 48 ein Gleichstromsignal zuzuführen.
Wenn der Thermostat 22 einmal ausgelöst wird, verhindert der Triac 46, daß der Strom durch die Primärwicklung 14 fließt, selbst nachdem sich der Thermostat automatisch rückgesetzt hat. Die Stromversorgung 10 bleibt in diesem Zustand, bis der Rücksetztaster 54 vom Benutzer gedrückt wird, was bewirkt, daß der Steueranschluß des Triacs 46 getriggert oder erregt wird, wodurch erlaubt wird, daß der Strom durch den Triac und zum Thermostat 22 – sofern dieser rückgesetzt wurde – und zur Primärwicklung 14 fließt. Vorzugsweise wird ein Filterkondensator 58 parallel zum Steuerwiderstand 48 bereitgestellt, um das falsche Triggern des Triacs 46 zu verhindern.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung und auf 4 Bezug nehmend, schließt die bevorzugte Anordnung zum Verhindern eines unbeabsichtigten Startens des Werkzeugs anstelle des oben beschriebenen automatischen Rücksetz-Thermostats 22 einen manuellen Rücksetz-Thermostat 60 ein. Eine Anzeigeschaltung 62, die den Stromeinschränkenden Widerstand in Serie mit der ROT LED 38 umfaßt, ist parallel zum manuellen Rücksetz-Thermostat 60 geschaltet. Die Anzeigeschaltung 62 schließt auch eine Diode 64 ein, die parallel und in Gegenrichtung zur ROT LED 38 geschaltet ist, um die LED vor einem Gegenspannungsdurchbruch zu schützen.
Da sich der Thermostat 60 selbst nicht automatisch zurücksetzt, sondern eher manuell durch den Benutzer zurückgesetzt werden muß, nachdem die Temperatur der Primärwicklung 14 unter der vorbestimmten Temperatur fällt, verhindert der manuelle Rücksetz-Thermostat 60, daß das Werkzeug versehentlich gestartet wird. Ähnlich der oben beschriebenen Anzeigeschaltung 32 (am besten in den 1 und 2 zu sehen) informiert die Anzeigeschaltung 62 den Benutzer auch, daß sich die Stromversorgung 10 in einem thermischen Überlastungszustand befindet und der Stromfluß unterbrochen wurde.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf 5 wird als Anzeigevorrichtung, die dem Benutzer den Zustand der Stromversorgung 10 mitteilt, eine einzige zweifarbige LED 66 verwendet, die eine rote (ROT) LED 68 und eine grüne (GRN) LED 70 beinhaltet. Solchermaßen führt die zweifarbige LED 66 dieselben Funktionen wie die oben beschriebenen ROT- und GRN-LEDs 38, 40 durch (am besten in den 1, 2 und 4 zu sehen). Jedoch sind unter diesem Aspekt der Erfindung beide LEDs 68, 70 mit der Primärwicklung 14 verbunden. Die LEDs 68 und 70 verfügen jeweils über Dioden 71, 72, der parallel und in entgegengesetzten Richtungen damit geschaltet sind, um vor einer Rückwärtsspannung zu schützen, wenn die LEDs 68, 70 nicht leiten. Dioden 73, 74 sind ebenfalls jeweils in Serie mit den LEDs 68, 70 verbunden, und ein Strom-vermindernder Widerstand 75 ist ebenso in Serie mit der zweifarbigen LED 66 verbunden. Die durchschnittlichen Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, daß die zweifarbige LED 66 und die Dioden 71, 72, 73 und 74 derart angeordnet sind, daß die ROT LED 68 nur leuchtet, wenn der Thermostat 60 offen ist, und die GRN 70 nur, wenn dieser geschlossen ist. Es sollte verständlich sein, daß, während die Schaltung 10 aus 5 mit einem manuellen Rücksetz-Thermostat 60 gezeigt wird, auch ein automatischer Rücksetz-Thermostat 22 (am besten in den 1–3 gezeigt) verwendet werden kann.
Kehrt man nun auf die 6 zurück, wird die Schaltungsanordnung der Stromversorgung 10 in einem Gehäuse 76 bereitgestellt, das aufgebaut und ausgebildet ist, um direkt in das Batteriefach eines Werkzeuges 78 oder irgendeines anderen motorisierten Geräts wie beispielsweise Drillbohrern, Kreissägen, Schweifsägemaschinen, Sandpapierschleifmaschinen, Taschenlampen, Rasen- und Gartenwerkzeugen, Luftpumpen, usw., für die die Stromversorgung beabsichtigt ist, einzugreifen und darin einzurasten. In den 6–8 wird ein Drillbohrer nur als Beispiel für das Werkzeug 78 gezeigt. Ein elektrischer Draht 80 erstreckt sich in das Gehäuse 76 und wird mit den Eingangsklemmen 18, 20 verbunden (Verbindung nicht gezeigt), um die Wechselstromeingangsspannung aus einer herkömmlichen Wechselstromsteckdose (nicht gezeigt) der Stromversorgung 10 zuzuführen. Wenn das Gehäuse 76 und das Werkzeug 78 miteinander verbunden werden, sind die Ausgangsklemmen 28, 30 (am besten in den 1–5 gezeigt) ausgebildet, um mit den Klemmen des Werkzeugs einen Kontakt zu bilden, so daß Gleichstrom aus der Stromversorgung 10 (Klemmanschlüsse werden nicht gezeigt) an das Werkzeug geliefert werden kann. Es sollte angemerkt werden, daß das Gehäuse allgemein den herkömmlichen Batteriemodulen gleicht, die in Elektrowerkzeugen verwendet werden. Da dem so ist, kann die Stromversorgung 10 ohne jede Änderungen jene Batteriemodule in bestehenden Elektrowerkzeugen ersetzen.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und mit Bezug auf die 7 wird die Stromversorgung 10 in einem Gehäuse 82 bereitgestellt, das über den elektrischen Wechselstromdraht 80 verfügt, der die Eingabespannung zuführt, und einen Gleichstromdraht 84 verfügt, um den von der Stromversorgung erzeugten Gleichstrom zu führen. Das andere Ende des Drahtes 84 ist mit einem Adaptermodul 86 verbunden, das aufgebaut ist, um mit dem Elektrowerkzeug 78 im Eingriff zu stehen. Ähnlich wie das oben unter Bezugnahme auf die 6 beschriebene Gehäuse 76, ist das Adaptermodul 86 auch ausgebildet, um die in vielen Elektrowerkzeugen und anderen motorisierten Geräten verwendeten herkömmlichen Batteriemodule zu ersetzen. In der bevorzugten Ausführungsform schließt das Gehäuse 82 einen Handgriff 88 ein, der es gestattet, daß die Stromversorgung leicht und auf herkömmliche Weise getragen wird und für den Benutzer nicht störend hängt.
Kommt man jetzt zur 8, schließt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Batterieladegerät 81 ein (in 5 gezeigt), das im Gehäuse 82 der Stromversorgung 10 eingeschlossen ist, um des Batteriemodul (nicht gezeigt) des Werkzeugs 78 aufzuladen. Ein Ladeanschluß 90 wird am Gehäuse 82 bereitgestellt, um das Batteriemodul aufzunehmen. Das Batterieladegerät 81 ist mit der Sekundärwicklung 16 des Transformators 12 so verbunden, damit dem Benutzer erlaubt wird, das Batteriemodul selbst dann zu laden, wenn das Werkzeug 78 betrieben wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Gleichstromdraht 84 über einen Drahtsteckanschluß 92 mit dem Gehäuse 82 verbunden, der es dem Benutzer gestattet, den Gleichstromdraht aus dem Gehäuse zu nehmen, so daß der Benutzer nicht durch den Draht und das Adaptermodul 86 behindert wird, wenn das Gehäuse getrennt als ein Batterieladegerät verwendet wird.
Aus der vorangegangenen Beschreibung sollte es klar sein, daß ein verbessertes Stromversorgungssystem für Elektrowerkzeuge und jegliche andere motorisierte Geräte gezeigt und beschrieben wurde, das viele wünschenswerte Zusätze und Vorteile aufweist. Es hat eine thermische Schutzschaltung, um die Stromversorgung vor dem Überhitzen zu schützen, und Verriegelungsvorrichtungen, die verhindern, daß das Elektrowerkzeug versehentlich gestartet wird. Auch wird die Schaltungsanordnung der Stromversorgung in Gehäuseaufbauten bereitgestellt, die es erlauben, daß die Stromversorgung als Ersatz für bestehende Batteriemodule wirkt.
Obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sollte es klar sein, daß einem Fachmann auf dem Gebiet weitere Modifikationen, Ersetzungen und Alternativen ersichtlich sind. Solche Modifikationen, Ersetzungen und Alternativen können vorgenommen werden, ohne sich vom Schutzumfang und Geist der Erfindung zu lösen, die durch die anliegenden Ansprüche bestimmt werden sollten.
Verschiedene Merkmale der Erfindung werden in den anliegenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Ein Stromversorgungsgerät für ein Batterie-betriebenes Elektrowerkzeug zur Umwandlung einer Wechselstromeingangsspannung in eine Gleichstromausgangsspannung und zur Zuführung der Gleichstromausgangsspannung an ein Elektrowerkzeug (78), wobei das Stromversorgungsgerät folgendes umfaßt: ein Gehäuse (76, 82); einen Transformator (12), der im Gehäuse (76, 82) ausgebildet ist, um elektrisch mit der Wechselstromeingangsspannung verbunden zu werden, der einen Spannungspegel der Wechselstromeingangsspannung vermindert; ein erstes thermisches Schutzmittel (22, 60), das thermisch mit dem Transformator (12) verbunden ist, um, falls aktiviert, als Reaktion auf das Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur durch den Transformator (12) die Wechselstromeingangsspannung vom Transformator (12) elektrisch zu trennen; ein zweites thermisches Schutzmittel (24), das mit dem Transformator (12) verbunden ist, um den Transformator (12) elektrisch von der Wechselstromeingangsspannung zu trennen, wenn die Temperatur des Transformators (12) eine maximale Temperatur überschreitet, die größer als die vorbestimmte Temperatur ist; einen Gleichrichter (26), der elektrisch mit dem Transformator (12) verbunden ist, um die durch den Transformator (12) verminderte Wechselstromeingangsspannung in die Gleichstromausgangsspannung gleichzurichten, die dem Elektrowerkzeug (78) zugeführt wird; und einen Adapter (86), der elektrisch mit dem Gehäuse (76, 82) verbunden ist und der aufgebaut und ausgebildet ist, um direkt in ein Batteriefach des Elektrowerkzeugs (78) einzurasten, um die durch den Gleichrichter (26) erzeugte Gleichstromausgangsspannung dem Elektrowerkzeug (78) zuzuführen.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, worin das erste thermische Schutzmittel (22, 60) thermisch mit einer Primärwicklung (14) oder einer Sekundärwicklung (16) des Transformators (12) verbunden ist.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste thermische Schutzmittel (22, 60) ein rücksetzbarer Thermostat (22) ist, der sich automatisch zurücksetzt, um durch den Thermostat (22) die Wechselstromeingangsspannung elektrisch mit dem Transformator (12) zu verbinden, wenn die Temperatur des Transformators (12) unter die vorbestimmte Temperatur fällt.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 3, worin die vorbestimmte Temperatur etwa 70°C beträgt.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin eine Anzeigeschaltung (32, 62) umfaßt, die parallel zum ersten thermischen Schutzmittel (22, 60) geschaltet ist und ein erstes Anzeigemittel (38) einschließt, um einem Betreiber anzuzeigen, daß die Temperatur des Transformators (12) die vorbestimmte Temperatur überschritten hat, wenn das erste thermische Schutzmittel (22, 60) aktiviert wird. (1, 2 und 4 )
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 5, worin die Anzeigeschaltung (32) mit der Primärwicklung (14) des Transformators (12) verbunden ist und eine Diode (34) und einen Stromvermindernden Widerstand (36) einschließt, die in Serie mit dem ersten Anzeigemittel (38) verbunden sind. (1 und 2)
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 5 oder 6, das weiterhin ein zweites Anzeigemittel (40) umfaßt, das mit der Sekundärwicklung (16) des Transformators (12) verbunden ist, wobei das zweite Anzeigemittel (40) ausgebildet ist, um erregt zu werden, wenn das erste thermische Schutzmittel (22) nicht aktiviert ist.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 8, worin das erste und zweite Anzeigemittel (38, 40) LEDs sind.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das zweite thermische Schutzmittel (24) eine thermische Sicherung ist.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 3, das weiterhin ein Verriegelungsmittel (42) umfaßt, das mit dem Thermostat (22) operativ parallelverbunden ist, um dem Thermostat (22) zu erlauben, sich zurückzusetzen, nachdem die Temperatur des Transformators (12) unter die vorbestimmte Temperatur gefallen ist und nachdem eine Zufuhr der Wechselstromeingangsspannung an das Verriegelungsmittel (42) zumindest vorübergehend unterbrochen wurde. (2)
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 10, worin das Verriegelungsmittel (42) aus einem PTC oder einem Widerstand besteht, der in thermischer Verbindung mit dem Thermostat (22) steht.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, worin das erste thermische Schutzmittel (22, 60) ein manueller Rücksetz-Thermostat (60) ist, der ausgebildet ist, um von einem Benutzer zurückgesetzt zu werden, wenn die Temperatur des Transformators (12) unter die vorbestimmte Temperatur fällt.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 12, worin der manuelle Rücksetz-Thermostat (60) aus einem Thermo-Disk-(TOD)-artigen manuellen Rücksetztaster besteht.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin eine Anzeigeschaltung umfaßt, die parallel zum ersten thermischen Schutzmittel (60) geschaltet ist und eine zweifarbige LED (68, 70) mit einem ersten und zweiten Zweig sowie jeweilige, parallel zu den Zweigen der zweifarbigen LED (68, 70) geschaltete Dioden (71, 72) einschließt, um die zweifarbige LED (68, 70) vor einem Rückwärtsspannungsdurchbruch zu schützen, wobei die zweifarbige LED (68, 70) ausgebildet ist, in einer ersten Farbe zu leuchten, wenn die Temperatur des ersten thermischen Schutzmittels (60) die vorbestimmte Temperatur überschreitet. (5)
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 14, worin die Anzeigeschaltung weiterhin eine erste Diode (73) und einen Strom-vermindernden Widerstand (75) einschließt, die in Serie mit dem ersten Zweig (68) der zweifarbigen LED (68, 70) verbunden sind, und worin die Anzeigeschaltung weiterhin eine zweite Diode (74) einschließt, die in Serie mit dem zweiten Zweig (70) der zweifarbigen LED (68, 70) und dem Strom-vermindernden Widerstand (75) verbunden ist, um die zweifarbige LED (68, 70) zu erregen, damit sie in einer zweiten Farbe leuchtet, wenn die vorbestimmte Temperatur nicht überschritten wird und das thermische Schutzmittel (60) nicht aktiviert ist.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Gleichricher (26) ein Vollwellen-Gleichrichter ist.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin einen ersten elektrischen Draht (80) umfaßt, der mit dem Gehäuse (82) verbunden ist, um dem Transformator (12) die Wechselstromeingangsspannung zuzuführen, und einen zweiten elektrischen Draht (84) umfaßt, der zwischen dem Gehäuse (82) und dem Adapter (86) verbunden ist, um die durch den Gleichrichter (26) erzeugte Gleichstromausgangsspannung dem Adapter (86) zuzuführen. (7 und 8)
Das Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1–4, das weiterhin ein Verriegelungsmittel (44) umfasst, das zwischen der Wechselstromeingangsspannung und dem Transformator (12) verbunden ist, um zu erlauben, daß die Wechselstromeingangsspannung am Transformator (12) angelegt wird, wenn das Verriegelungsmittel (44) aktiviert ist, nachdem das erste thermische Schutzmittel (22) deaktiviert wurde. (3)
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 18, worin das Verriegelungsmittel (44) einen Rücksetztaster (54) einschließt, der mit einem Triac (46) operativ verbunden ist, der in Serie mit dem ersten thermischen Schutzmittel (22) geschaltet ist, wobei der Triac (46) es erlaubt, daß die Eingangsspannung am Transformator (12) angelegt wird, wenn der Rücksetztaster (54) aktiviert wird und wenn die Temperatur des Transformators (12) unterhalb der vorbestimmten Temperatur befindlich ist.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 19, worin das Verriegelungsmittel (44) weiterhin eine in Serie mit dem Rücksetztaster (54) geschaltete Diode (56) einschließt, um einem Steueranschluß des Triacs (46) eine Gleichstrom-Steuerspannung zuzuführen, wobei ein erster Widerstand (48) ein erstes Ende aufweist, das mit dem Steueranschluß des Triacs (46) verbunden ist, und ein zweites Ende aufweist, das mit der Diode (56) und den ersten Enden eines Kondensators (50) und eines zweiten Widerstands (52) verbunden ist, wobei der Kondensator (50) und der zweite Widerstand (52) zweite Enden haben, die mit der Wechselstromeingangsspannung verbunden sind.
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 20, worin das Verriegelungsmittel (44) weiterhin einen Filterkondensator (58) einschließt, der parallel mit dem ersten Widerstand (48) verbunden ist.
Das Stromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gehäuse (82) weiterhin ein Batterieladegerät (81) und einen Aufnahmeanschluß (90) einschließt, um ein Batteriemodul des Elektrowerkzeugs (78) aufzunehmen. (8)
Das Stromversorgungsgerät nach Anspruch 23, worin das Gehäuse (82) ein Halteglied (88) einschließt. (7 und 8)